L'intelligence artificielle au service de la prédiction des vagues géantes

Publié par Redbran le 22/12/2018 à 14:00
Source: CNRS-INSIS
Les océans sont animés par de très grandes vagues imprévisibles et destructrices que l'instrumentation ne permet pas de mesurer complètement. Des chercheurs de l'Institut FEMTO-ST et leurs collègues finlandais étudient, en optique, des ondes extrêmes aux propriétés similaires. À l'aide de l'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens...), ils ont identifié les caractéristiques spectrales pouvant être associées à leur émergence. Ces résultats, publiés dans la revue Nature Communications, pourraient être transposés à l'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν...).


© FEMTO-ST
Schéma du système d'intelligence artificielle développé pour prédire l'intensité des vagues scélérates optiques.
Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), des impulsions ultracourtes, générées par un processus d'instabilité de modulation dans une fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de...), sont caractérisées spectralement. Elles sont ensuite analysées par un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) neuronal, ce dernier permettant l'identification des pics d'intensités intenses associés aux vagues scélérates.

Les vagues scélérates sont des vagues de forte amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) dont l'étude représente un pan majeur de l'océanographie. Cependant, leur occurrence imprévisible complique les mesures d'identification des conditions physiques sous-jacentes à leur apparition. Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) FEMTO-ST (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Bourgogne Franche-Comté) et de l'Université technologique de Tampere (Finlande) ont peut-être fait un pas majeur vers l'analyse et la prévisibilité de ces vagues extrêmes à partir d'études menées dans des fibres optiques. En effet, des ondes de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) extrêmes, aux propriétés similaires à celles des vagues océaniques, peuvent apparaître lors de la propagation d'impulsions lasers intenses dans des systèmes de fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...).

À l'aide de milliers de simulations, les chercheurs ont formé un réseau de neurones artificiel afin d'identifier les propriétés des vagues optiques extrêmes dans le temps, et ce uniquement à partir de leur contenu spectral, plus facile à mesurer. Ainsi, l'intelligence artificielle a repéré avec précision des caractéristiques spectrales, invisibles à l'œil nu, pour prédire l'intensité maximale d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) scélérate. Ces travaux ouvrent la porte à une meilleure compréhension des phénomènes physiques associés à l'apparition d'ondes extrêmes ainsi qu'à leur prévisibilité. Au-delà d'une possible transposition à l'océanographie, ces résultats apportent également de nouvelles connaissances pour accélérer les phases de développement (Une version d'un logiciel correspond à un état donné de son évolution. Elle est souvent...) et de stabilisation de lasers à haute intensité conçus pour l'industrie.

Références publication:
Machine learning analysis of extreme events in optical fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) modulation instability,
M. Närhi, S. Salmela, J. Toivonen, C. Billet, J. M. Dudley, G. Genty
Nature Communications 9, 4923 (2018)
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-07355-y

Contact chercheur:
John Dudley – Institut Femto-ST
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